摘要：本文在边坡治理方案的比选过程中建立层次结构模型，从安全、技术、环境、经济、其它等五个方面对大理某中学边坡治理方案进行分析和评价，从而选择最优方案。该方法有助于边坡治理方案的优选，也可对其它工程项目的方案优选提供借鉴参考。
关键词：边坡治理；层次分析法；优化设计
1 引言
边坡稳定性问题关系着当地民生，影响社会的经济发展。近百年来，有无数学者致力于边坡稳定性研究，从最初只能定性评价发展到现今可应用多种技术进行综合评价。随着科学技术的不断发展，治理边坡的手段也不断完善，现阶段主要有预应力锚索框格梁、预应力锚索抗滑桩、截排水、植被护坡等措施。目前，不少学者致力于研究边坡治理方案的优化设计，谢全敏等运用多层次、多目标的方法分析危岩滑坡治理的优化决策[1]，杨海红等建立AHP模型为黄土边坡治理方案的优选提供重要保证[2]，王思长等运用层次分析法和工程模糊集理论对高速公路典型边坡的稳定性进行综合评价[3]。本文以云南大理某中学改扩建工程中的边坡治理项目为例，根据项目所在地的地质条件，结合科学合理、经济适宜的原则，运用层次分析法，为边坡治理提供最优的设计方案。
2 层次分析法原理
层次分析法是一种将所有指标因素层次化、定性与定量相结合的分析方法。首先通过指标因素间的相互关系建立层次模型，再根据彼此间的重要等级构建判断矩阵，确定各指标的权重，从而计算各层次的指标因素对目标的隶属度[4]。可分为三个步骤：建立层次模型，构建判断矩阵以及计算指标权重。
2.1 建立层次模型
按照层次分析法的原理，把评价对象层次化。为体现层次之间的相关性以及递阶性，层次结构划分为目标层、准则层及措施层，分别以A、B、C表示。通常以目标层为中心，所有元素由上至下递阶展开，相邻上下层的元素间存在特定逻辑关系，由此构成层次模型。
2.2 构造判断矩阵
运用层次分析法的重点是构造判断矩阵，即判断在同一层次中各元素之间的相对重要性，通常以1—9来表示。具体如表1所示。
表1 层次分析法元素标度表
3 工程应用
3.1 工程概况
大理市某中学位于大理市凤仪镇，区域内地貌属构造剥蚀低中山类型，地势西高东低。拟建场地西侧为斜坡，中部为山脊，两侧缓坡，东侧为平台，高程为1992.90m—2045.80m。场地整体坡度25°—35°。本文选择场地北侧一处边坡为例，边坡倾向339°、倾角75°，地层产状250°∠38°，有节理发育。边坡地层从上到下依次为人工填土、含碎石粉质粘土、全—强风化泥质粉砂岩、强—中风化泥质粉砂岩。经计算，在暴雨和地震的工况下，该边坡稳定性系数分别为1.022和0.518，属于欠稳定和不稳定状态，需进行治理。
3.2 治理方案设计
根据前期勘察资料及现场调查，遵循安全可靠、经济合理的原则，结合场地地质条件，初步考虑以下两种备选治理方案：方案一为预应力锚索格构梁+挡土墙+地表截排水；方案二为预应力锚索桩板墙+人字形格构护坡+地表截排水。
3.3 治理方案优选
根据上述分析，建立层次分析模型（如图1），分为三层：第一层为目标层，即最优方案设计（A）；第二层为准则层，分别为安全（B1）、技术（B2）、环境（B3）、经济（B4）以及其它（B5）；第三层为措施层，分别为安全性（C1）、施工条件（C2）、技术可靠性（C3）、施工难易度（C4）、污染程度（C5）、工程造价（C6）以及工期（C7），共计七项。
根据该评分标准，结合场地的实际情况，两种治理方案分析如下：
方案一：预应力锚索格构梁+挡土墙+地表截排水，安全性高，施工条件较差，技术较可靠，施工较困难，污染程度轻微，工程造价80万至100万，工期100天至150天；
方案二：预应力锚索桩板墙+人字形格构护坡+地表截排水，安全性较高，施工条件较好，技术较可靠，施工较困难，污染程度轻微，工程造价60万至80万，工期小于100天。
根据项目实际情况，采用专家打分法对措施层各个元素进行赋值，具体评分见表4。
表4 比选方案评分表
结合表4的数据以及公式（2）计算可得：方案一的最优隶属度为0.188，而方案二的最优隶属度为0.439，方案二>方案一，即“预应力锚索桩板墙+人字形格构护坡+地表截排水”设计方案最优。
4 结论
对于如何合理、经济、有效地设计边坡治理方案，将是勘察、设计、施工、管理部门及科研工作者们长期的研究目标。本文运用层次分析法，在治理方案比选过程中对评价因素进行量化分析，即通过建立层次结构模型，分别从安全、技术、环境、经济、其它等五个方面对边坡治理方案进行分析和评价，从而确定最优的设计方案。该方法简单实用，有助于边坡治理方案的优化选择，也可对其它工程项目的方案优化选择提供借鉴参考。
参考文献：
[1] 谢全敏，夏元友．边坡治理多层次多目标优化决策方法研究[J] ．武汉理工大学学报，2002．24（10）：21-24．
[2] 杨海红，李红英．层次分析法在黄土边坡治理方案优选[J] ．长江科学院院报，2006．23（3）：55-58．
[3] 王思长，折学森，周志军，等．基于层次分析法的工程模糊集理论在公路边坡稳定性评价中的应用[J] ．安全与环境学报，2010，10（5）：189-192．
[4] 徐翔．乐山滑坡稳定性评价及抗滑桩加固数值模拟分析[D] ．华东理工大学，2014 ．
[5] 周振民，韩冬梅．模糊优选理论在城市防洪标准选择中的应用[J] ．人民长江，2008，39（24）：20-22．
[6] 卢铁光，杨广林，付强等．基于AHP方法的三江平原农业水资源供需状况评价与分析[J] ．农业系统科学与研究，2003，19（1）：53-55．
[7] 吕伟．工程活动影响喜爱延安地区老黄土滑坡治理方案优化设计-以青化寺滑坡为例 [D] ．长安大学，2014．
论文作者:赵月耀1，谭喨2
论文发表刊物:《科技中国》2017年3期
论文发表时间:2017/5/31
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